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1 VERS UNE COMPOSITION OPTIMALE DES BÉTONS ROUTIERS VERS UNE COMPOSITION OPTIMA

1 VERS UNE COMPOSITION OPTIMALE DES BÉTONS ROUTIERS VERS UNE COMPOSITION OPTIMALE DES BÉTONS ROUTIERS CARACTéRISTIQUES DES BéTONS CARACTéRISTIQUES DES MATéRIAUX CARACTéRISTIQUES DE SURFACE DES REVêTEMENTS COMPOSITION DES BéTONS QUELQUES APPLICATIONS SPéCIALES VERS UNE COMPOSITION OPTIMALE DES BÉTONS ROUTIERS CARACTéRISTIQUES DES BéTONS CARACTéRISTIQUES DES MATéRIAUX CARACTéRISTIQUES DE SURFACE DES REVêTEMENTS COMPOSITION DES BéTONS QUELQUES APPLICATIONS SPéCIALES 2 VERS UNE COMPOSITION OPTIMALE DES BÉTONS ROUTIERS INTRODUCTION 4 1. LES CARACTéRISTIQUES DES Bétons POUR REVÊTEMENTS ET ACCESSOIRES DE CHAUSSéES 5 1.1. Recommandations en termes de composition et de résistance à la compression 5 1.2. La teneur en eau des bétons 7 1.3. L’ouvrabilité du béton frais 11 1.4. La teneur en air des bétons 13 1.5. L’absorption d’eau du béton durci 15 1.6. La résistance à l’écaillage 18 2. LES CARACTéRISTIQUES DES MATéRIAUX POUR LES BÉTONS DE REVÊTEMENTS ET D’ACCESSOIRES DE CHAUSSéES 20 2.1. Les granulats 20 2.2. Les ciments 24 2.3. L’eau de gâchage 25 2.4. Les adjuvants 25 2.5. Les colorants (pigments) 27 3. LES CARACTéRISTIQUES DE SURFACE DES REVÊTEMENTS EN BéTON 29 3.1. La sécurité des usagers 29 3.2. Le béton silencieux 31 4. LA COMPOSITION DES BéTONS POUR REVÊTEMENTS ET ACCESSOIRES DE CHAUSSéES 34 4.1. Courbes granulométriques de référence des bétons routiers 35 4.2. Méthode pratique pour la détermination du dosage des granulats : la méthode des moindres carrés 47 5. QUELQUES APPLICATIONS SPéCIALES DE BéTONS ROUTIERS 54 5.1. Les bétons colorés lavés 54 5.2. Les bétons imprimés 58 5.3. Les bétons de réparation de revêtements routiers 59 5.4. Les bétons routiers à base de granulats de béton recyclés 65 5.5. Les bétons secs compactés 70 CONCLUSIONS 74 RéFéRENCES NORMATIVES UTILES 75 RéFéRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 78 TABLE DES MATIèRES 3 VERS UNE COMPOSITION OPTIMALE DES BÉTONS ROUTIERS AVANT-PROPOS Composé de gravillons, de sable, de ciment, d’eau et d’adjuvants, le béton frais doit, par la prise et le durcissement du ciment, se transformer en un matériau homogène, résistant et durable. Dans le domaine des revêtements de chaussées en béton de ciment, la grande longévité des routes en béton n’est plus à mettre en évidence. De nombreux anciens revêtements sont toujours en service actuellement et prouvent que, en combinant bonne conception et mise en œuvre et un entretien exécuté en temps opportun, ils peuvent durer plus de 50 ans. Pour donner ce résultat, les éléments constitutifs du béton doivent présenter par eux-mêmes les qualités voulues : granulats durs, propres et exempts de matières nocives, eau pure, ciment de qualité et de classe adaptée au travail entrepris. Une autre qualité primordiale à obtenir quand on se trouve en présence de données précises : granulats disponibles, résistance requise, moyens de mise en place et de serrage du béton, est une composition adaptée. La solution découle d’une étude simultanée de la granulométrie du béton, de sa richesse en ciment et de sa quantité d’eau de gâchage. L’étude de la granulométrie des bétons, à laquelle de nombreux chercheurs se sont attachés, recourt à des techniques devenues courantes. Certaines font appel à des courbes granulométriques idéales de référence conduisant à faire le choix de proportions de matières inertes donnant au béton une granulométrie aussi voisine que possible de celle de ces courbes de références. Il nous paraît intéressant d’éditer ce document à plusieurs titres. A côté d’une présentation synthétique des exigences requises pour les revêtements mais aussi pour les matériaux composant le béton, une large place est consacrée aux courbes granulométriques idéales et à une méthode permettant de déterminer les proportions des matériaux pour s’en approcher. Cette publication s’adresse aux entrepreneurs, aux responsables des centrales à béton mais aussi aux maîtres d’ouvrages, auteurs de projet préoccupés par la gestion d’une route en béton. Pour la rédaction de ce guide, un grand nombre d’observations expérimentales sur chantier et en laboratoire ont servi de fil conducteur. Celles-ci sont issues de la précieuse collaboration entre FEBELCEM et le Centre national de Recherches Scientifiques et Techniques pour l’Industrie cimentière. VERS UNE COMPOSITION OPTIMALE DES BÉTONS ROUTIERS 4 VERS UNE COMPOSITION OPTIMALE DES BÉTONS ROUTIERS Les bétons destinés aux applications routières se distinguent des bétons de structure par leur mode de mise en œuvre et par les sollicitations auxquelles ils sont soumis. Les impositions et les principes qui régissent leur composition sont donc différents. La mise en œuvre des bétons routiers est très particulière : les moyens de serrage sont particulière- ment puissants et les rendements de pose doivent être élevés compte tenu des quantités importantes à réaliser. Les machines à coffrages glissants, équipées de nombreuses aiguilles vibrantes, nécessitent un béton homogène et d’ouvrabilité constante, le décoffrage suivant immédiatement le serrage. A cause de leur grande surface exposée, les routes sont particulièrement soumises aux sollicitations des agents atmosphériques. Pour toutes les applications routières, la protection du béton frais contre l’évaporation de l’eau et le gel est cruciale. De plus, dans le cas des revêtements et des accessoires de chaussée, la résistance du béton durci au gel et aux sels de déverglaçage est primordiale. Ainsi, le béton doit être composé de manière à obtenir un mélange compact présentant un minimum de vide. C’est pourquoi les bétons routiers sont caractérisés par une teneur en sable relativement faible et une teneur en eau limitée au strict minimum nécessaire à l’humidification du mélange. L’objet du présent document est de rappeler les règles qui gouvernent la composition des bétons routiers. Le respect de ces règles de bonne pratique permettront aux bétons de revêtements et d’ac- cessoires de chaussée de garder leurs caractéristiques naturelles de durabilité. INTRODUCTION 5 VERS UNE COMPOSITION OPTIMALE DES BÉTONS ROUTIERS 1.1. Recommandations en termes de composition et de résistance à la compression Le tableau 1 résume les recommandations minimales en matière de composition de béton pour les revêtements routiers tandis que le tableau 2 donne les résistances à la compression minimales requises. Ces recom- mandations dépendent du type de chaussée et concernent la teneur minimale en ciment, le rapport eau-ciment et la teneur en air du béton. La composition proprement dite – choix des matériaux et proportions – sera abordée aux chapitres 2 et 3. Une remarque s’impose d’emblée : dans la majorité des cas, la teneur en ciment minimale recommandée est supérieure à celle qui est strictement nécessaire pour obtenir la résistance à la compression imposée. Cette teneur minimale en ciment n’est donc pas seulement destinée à obtenir une certaine résistance mécanique, mais aussi à garantir la durabilité des revêtements sous l’action des agents atmosphériques et des sels de dévergla- çage ainsi qu’une très bonne résistance à l’usure et au maintien de celle-ci sous l’influence du trafic. 1. LES CARACTéRISTIQUES DES BéTONS POUR REVêTEMENTS ET ACCESSOIRES DE CHAUSSéES Tableau I - Recommandations concernant la composition des bétons de route Type de revêtement et mise en oeuvre Dimension nominale maximale des granulats Dmax Teneur minimale en ciment (kg/m3) Facteur E/C Teneur en air (%-v) Autoroutes et routes où le trafic lourd est important Couche supérieure (revêtement mono- couche ou bicouche) > 20 mm 400 ≤ 0,45 - 6 < Dmax ≤ 20 mm 400 ≤ 0,45 3 ≤ v ≤ 6 Dmax ≤ 6 mm 425 de 0,40 à 0,45 (0,42) 5 ≤ v ≤ 8 Couche inférieure dans le cas d’un revêtement bicouche ≥ 20 mm 375 de 0,45 à 0,50 (0,48) 3 ≤ v ≤ 6 Routes régionales et communales Couche supérieure (revêtement mono- couche ou bicouche) > 20 mm 375 ≤ 0,50 - 6 < Dmax ≤ 20 mm 375 ≤ 0,50 3 ≤ v ≤ 6 Dmax ≤ 6 mm 400 de 0,45 à 0,50 5 ≤ v ≤ 8 Couche inférieure dans le cas d’un revêtement bicouche ≥ 20 mm 350 ≤ 0,50 3 ≤ v ≤ 6 Routes rurales, pistes cyclables et espaces piétonniers Couche supérieure (revêtement mono- couche ou bicouche) > 20 mm 350 ≤ 0,50 - 6 < Dmax ≤ 20 mm 350 ≤ 0,50 3 ≤ v ≤ 6 Dmax ≤ 6 mm 375 ≤ 0,50 5 ≤ v ≤ 8 Couche inférieure dans le cas d’un revêtement bicouche ≥ 20 mm 325 ≤ 0,55 3 ≤ v ≤ 6 6 VERS UNE COMPOSITION OPTIMALE DES BÉTONS ROUTIERS En Belgique, le contrôle de la résistance mécanique du béton de route s’effectue par des essais de résistance à la compression sur carottes (hauteur de 10 cm, surface de compression de 100 cm2) prélevées dans le revêtement routier, à minimum 90 jours d’âge. Ceci permet de contrôler non seulement la composition du béton mais également sa mise en œuvre (compactage, cure). En réalisant les essais à 90 jours d’âge ou plus, l’influence de la température extérieure sur le développe- ment de la résistance mécanique du béton est minimalisée, et est donc considérée comme neutralisée. Néanmoins, dans le cas des revêtements mis en œuvre en bicouche frais sur frais à l’aide de deux compositions de béton différentes, confor- mément aux recommandations du tableau 1, il n’est pas possible de prélever dans le revêtement routier une carotte d’épaisseur suffisante. En effet, dans ce cas, la couche supérieure a géné- ralement une épaisseur de 5 à 8 cm uploads/Ingenierie_Lourd/ composition-optimale-betons-routiers.pdf